基本信息
- 項目名稱：
- p-n結(jié)光催化劑Cu2O/BiVO4的制備及光催化性能研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 以Cu(Ac)2?H2O和化學共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。在可見光和太陽光條件下，以亞甲基藍的光催化降解為探針反應，研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。
- 詳細介紹：
- 以Cu(Ac)2?H2O和化學共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。在可見光和太陽光條件下，以亞甲基藍的光催化降解為探針反應，研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。結(jié)果表明：在兩種光源下，p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4的光催化活性均優(yōu)于純BiVO4；Cu2O的含量（x）對Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化活性有較大影響，當x為0.75%時，Cu2O/BiVO4光催化劑的活性最佳。Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化性能的提高與p-n結(jié)的形成所導致的光生載流子的高效分離有關。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 光催化氧化法處理廢水主要是應用半導體材料作光催化劑，在一定光照條件下，與水中的污染物發(fā)生反應，使之部分或全部礦化，最終達到凈化廢水的目的。基本思路是采用多元醇法將Cu2O負載于BiVO4表面形成p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4，并以亞甲基藍水溶液的可見光光催化降解反應為探針反應研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。
科學性、先進性及獨特之處
- 本研究以Cu(Ac)2?H2O和化學共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。將Cu2O負載于BiVO4表面形成p-n結(jié)光催化劑，提高了光生載流子的分離效率，從而提高了光催化效率。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本作品將Cu2O負載于BiVO4表面合成復合光催化劑，進一步提高了BiVO4光催化劑的可見光活性，提高了光生載流子的分離作用，較明顯地提高光催化效率，從而能夠更好的降解水中的有機污染物。這對于環(huán)境污染物的處理方面具有很高的實際應用價值和重要的現(xiàn)實意義。
學術論文摘要
- 以Cu(Ac)2?H2O和化學共沉淀法制備的BiVO4為原料，采用多元醇法成功合成了一系列不同Cu2O含量的p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4。在可見光和太陽光條件下，以亞甲基藍的光催化降解為探針反應，研究了p-n結(jié)光催化劑的光催化性能。結(jié)果表明：在兩種光源下，p-n結(jié)光催化劑Cu2O(x)/BiVO4的光催化活性均優(yōu)于純BiVO4 ；Cu2O的含量（x）對Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化活性有較大影響，當x為0.75%時，Cu2O/BiVO4光催化劑的活性最佳。Cu2O/BiVO4光催化劑的光催化性能的提高與p-n結(jié)的形成所導致的光生載流子的高效分離有關。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 該作品獲校級一等獎，是一篇優(yōu)秀作品
參考文獻
- [1] Akira Fujishima, Kazuhito Hashimoto, Toshiya Watanabe. TiO2 Photocatalysis Fundamentals and Applications[M]. Tokyo: Bkcinc, 1999, 3 : 23-25. [2] Zhang Xi, Ai Zhihui, Jia Falong, et al. Selective synthesis and visible-light photocatalytic activities of BiVO4 with different crystallinephases[J]. Mater Chem Phys, 2007, 103 : 162-167. [3] Zhou Lin, Wang Wenzhong, Liu Shengwei, et al. A sonochemical route to visible-light-driven high-activity BiVO4 photocatalyst[J]. JMol Catal A: Chem, 2006, 252 : 120-124. [4] Hara M, et al. Cu2O as a photocatalyst for overall water split2 ting under visible light irradiation. Chem. Commun, 1998, (3): 357-358. [5] 吳歡文, 張寧, 鐘金蓮, 等. p-n復合半導體光催化劑的研究進展[J]. 化工進展, 2007, 26(12) : 1669-1674. [6] 馬麗麗, 黃文婭, 等. 多元醇法制備Cu2O/CNTs復合材料的研究[J]. 化學學報, 2005, 63(18) : 1641-1645. [7] Xu H, Li H, Wu C, Chu J, Yan Y, Shu H, Gu Z, J. Hazard. Mater, 2008, 153 : 877-880.
同類課題研究水平概述
- 隨著工業(yè)的高速發(fā)展和人們對環(huán)境特別是水污染問題的日益重視，工業(yè)有機廢水的光催化降解尤其是多相光催化降解已受到國內(nèi)外學者的日益關注。光催化氧化法處理工業(yè)廢水是一項極具發(fā)展前景的新技術，它具有選擇性好、可在常溫常壓下反應，反應條件溫和，反應速度快，且可以將有機物降解為無毒害的無機物的優(yōu)點，已成為目前水處理的研究熱點。多元復合金屬氧化物因其晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的多樣性，有可能同時具備響應可見光激發(fā)的能帶結(jié)構(gòu)和高的光生載流子移動性，被作為高效光催化材料得到了廣泛研究。釩酸鉍（BiVO4）作為一種穩(wěn)定的半導體材料，因其較窄的帶隙（2.4ev）（非常接近于太陽光譜的中心（2.68ev）），較強的氧化還原能力及無毒，成本低等優(yōu)點而被越來越多的應用于可見光光催化研究。但研究發(fā)現(xiàn)：BiVO4對反應物的吸附性能較弱，并且光生載流子在催化劑體內(nèi)復合，使新型光催化BiVO4的可見光活性不高，催化效率仍然很低。Cu2O作為一種p型半導體,其禁帶和導帶寬度只有2.10 eV ,在太陽光的照射下能夠有效地產(chǎn)生光生載流子,已經(jīng)被廣泛地應用于太陽能電池等領域,目前在環(huán)境污染治理研究中受到了環(huán)境研究者的重視。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，Cu2O粉末在日光的照射下能夠穩(wěn)定地將水分解為氫氣和氧氣，表現(xiàn)出和TiO2粉末非常相近的光催化效果，表明Cu2O完全有可能成為一種能夠有效利用太陽光降解水中有機污染物的光催化劑。但是，迄今為止將金屬氧化物負載于BiVO4，從而提高BiVO4在太陽光條件下光催化性能的研究報道不多。 作品《p-n結(jié)光催化劑Cu2O/BiVO4的制備及光催化性能研究》為進一步提高BiVO4光催化劑的可見光活性，將Cu2O負載于BiVO4表面合成復合光催化劑，提高光生載流子的分離作用，較明顯地提高光催化效率,從而能夠更好的降解水中的有機污染物。這對于拓展新型p-n結(jié)光催化劑制備和催化性能的研究提供了很有參考價值的實驗數(shù)據(jù)。
